전기차 화재 대응 매뉴얼(총정리)

1. 리튬-이온 배터리팩의 기본개념

리튬-이온 배터리의 종류

우리가 현장에서 자주 만나게 될 현대기아차의 배터리는 파우치형으로 EV6의 경우 모델에 따라 288개에서 384개의 셀이 하나의 팩으로 구성되어 있습니다.

 

배터리팩의 구성

셀(cell)	모듈(module)	팩(pack)

EV6 롱레인지 모델의 경우 1개의 모듈에 12개의 파우치형 셀이 들어있고, 32개의 모듈을 한 개로 포장한 배터리팩으로 구성됩니다. 결국 한 개의 배터리팩은 384개의 셀로 구성됩니다.

정차 중 발생한 전기차 화재의 경우 일반적으로 셀 1개에서 화재가 발생하여 옆의 셀로 전이되고, 이것이 다시 차량 전체로 전이됩니다.. 우리의 화재진압의 목적은 화재가 발생한 셀 인근의 셀로 전이되지 않게 하는 것입니다.

 

2. 전기차의 화재 발생 이유

- 용어 정리

열폭주(thermal runway) : 이상 동작 파괴 등으로 인해 급격히 온도가 상승하는 현상. 화염발생

오프가스(off-gas) : 배터리의 이상반응으로 인하여 배출되는 가스로 가연성 가스이다.

 

대표적인 전기차 화재 발생 원인

• 차량 충돌사고에 의한 발화
• 완충 후 휴지기에 들어갔을 때 제작 오류나 기존에 충격받은 셀에서 발화

셀에서 화재가 발생하게 되면, 열폭주가 발생한 셀이 전소하기 전까지 절대 꺼지지 않습니다.

 

3. 전기차 화재진압 방법

- 전기차 화재에서 최고의 소화약제는 물입니다.

- 리튬-이온 배터리는 외부로부터 산소를 공급받지 않고 연소하는 자기 연소를 합니다.

- 현재까지 최고의 진압방법은 배터리팩을 냉각하여 열폭주가 옆에 있는 셀로 전이되지 않게 하는 것입니다.

 

전기차 진압 시나리오 (※. 화재의 발생 상황 따라 차이가 발생합니다.)

출동 단계	1. 출동 중 무전은 통하여 EV 차량인지 확인 및 주차 위치 확인 2. 전기차 대응 장비 보유 소방차량 요청 3. 관계기관(구청 오·폐수 처리반 등) 및 제조사 현장 파견 요청
현장활동 단계	1. 현장 도착 후 부서위치는 화재발생차량과 거리 30m 이상 이격(불산 및 off gas에 대한 위험 최소화 - 현장 진입대원 공기호흡기 착용 필) 2. 해당 전기차량과 시민들과의 이격거리 100m 안전라인 설치 3. EV차량 여부 확인 및 구조대상자 여부 확인(30m 이격거리 유지하며 확인) 4. 현장진입대원 방어 주수로 진입하여 불화수소 및 off gas 제거하며 현장 접근(현장접근 시 차량의 대각선 방향으로 진입하여 열폭주 및 차량의 갑작스런 이동에 대비) 5. 1차 화재 진압 후 차량 내부 구조대상자 확인 및 차량 안정화(키 제거, 사이드브레이크, 고임목 설치) 6. 대원 1명을 지정하여 지속적인 열체크 실시 7. 질식소화포를 사용하여 해당차량을 덮는다.(지하주차장이라면 이 단계에서 질식소화포를 바로 덮어 시야를 확보하는것이 좋은 전술이지만, 지상의 개방된 공간이라면 질식소화포는 완진을 늦출수 있기 때문에 현장상황에 맞게 설치합니다.) 8. 하부 관창 또는 소화수조(현재 미보유)를 설치하여 배터리를 냉각시킨다. 9. 안전플러그 해체
차량인계 단계	1. 레커차량 이용하여 이동 시 펌프차 1대가 따라가면서 열체크 및 재발화에 대비 2. 폐차장 등에 인계 시 다른 차량과 이격 할 것을 요청
귀소 단계	1. 복귀 후 오염된 피복 세척 필수

 

4. Q&A

Q : 배터리팩에 돌진 관창을 꽂아 직접 주수 하면 배터리 냉각에 더 효과적이지 않습니까?

A : 쉽지 않은 방법입니다. 배터리팩 안쪽을 정확하게 주수 하게 된다면 효과적 일 수 있지만 아직 폭발하지 않은 배터리에 타격하여 진압하게 되면, 열폭주에 의해서 진압대원이 부상을 입을 수 있을 뿐만 아니라 800℃ 이상으로 열폭주하고 있는 팩에 인입구만 뚫어 주수 하는 것은 매우 비효율적입니다. 인입구와 토출구를 뚫어 팩 전체에 물이 순환할 수 있어야 하는데 이 정도가 되려면 배터리 설계자 수준의 지식이 있어야 가능합니다.

 

Q : 현장에 도착하여 바로 질식소화포로 덮어도 됩니까?

A : 안됩니다. 최소한 열폭주만이라도 진압한 상태에서 계속 물로 냉각하면서 질식소화포를 덮어야 합니다.. 만약에 계속 열폭주가 일어나는 상태에서 냉각 없이 덮는다면 열축적에 의해서 전이되지 않은 셀들이 한 번에 폭발할 수도 있습니다.

 

Q : 물 대신에 폼방수를 하여 진압하면 더 효율적이지 않습니까?

A : 아닙니다. 리튬-이온 배터리는 외부로부터 산소를 공급받지 않고 연소하는 자기연소를 합니다. 폼을 사용하여 공기를 차단하는 진압은 무의미합니다.

 

Q : 물 이외의 다른 소화약제는 없습니까?

A : 현재까지 전기차 화재에서는 물이 최고의 소화약제입니다. 물은 다른 어떤 물질보다 비열이 크기 때문입니다.

 

Q : 안전플러그(서비스플러그)를 꼭 해체해야 하나요??

A : 아닙니다. 안전플러그는 화재가 완전히 진압된 후에 해체해도 늦지 않습니다. 일단 화재가 났다고 가정하면 BMS(배터리 관리 시스템)에서 고전압은 차단하게 설계되어 있습니다. 하지만, 교통사고(충돌) 등으로 인해 고전압 배터리의 전압이 차량에 전도되는 상황이라도 안전플러그의 해체는 무의미합니다. 참고로 최근에 생산되는 현대기아차의 전기차 e-GMP 플랫폼 차량(EV6, 아이오닉5, GV60)들은 안전플러그가 없습니다. 안전플러그를 만들지 않는 이유는 안전플러그가 인위적으로 고전압 배터리의 출력 측 부분을 단선해서 만들어 전기차 화재 발생의 원인을 제공할 수도 있기 때문입니다. 해체해야 한다면 현장에서 화재가 완전히 진압된 후 차량을 다른 곳으로 이동하기 직전에 해체하는 것을 추천합니다.

※ 안전플러그 : 서비스 플러그라고도 하며, 물리적으로 고전압을 차단하는 용도로 설치

 

Q : 만약에 BMS(배터리 관리 시스템)가 정상적으로 작동하지 않아 고전압이 차량에 돌고 있다면 진압대원 감전사고가 발생할 수 있는 것 아닌가요?

A : 그럴 수 없습니다. 진압대원이 차량 내부로 들어가지 않고 땅에 발을 붙이고 있는 상태라면 바닥을 통해 접지되기 때문에 감전의 위험은 없습니다. 감전은 경험한다면 약간 지릿한 정도입니다. 하지만 구조대원들이 케이블을 절단하거나 차량 내부로 진입하게 된다면, 절연장갑 및 절연 장비를 사용하여 작업하여야 감전사고를 예방할 수 있습니다.

Q : 전기버스의 경우 배터리가 버스 천장에 있는데 그 위에 올라가서 작업해도 됩니까?

A : 절대 안 됩니다.. 두 발이 바닥에 붙어 있지 않는 상태에서 사다리를 타고 올라가게 되면 고전압에 의해 감전사할 수 있습니다. 사고 버스 옆에 소방차를 세워 그 위에 방수하는 것을 추천합니다.

 

Q : 예전에 전기차 화재 출동을 나갔는데 충전기 케이블이 빠지지 않았습니다. 빼는 방법이?

A : 전기차에는 타인이 케이블을 임의로 빼지 못하게 설정이 가능합니다. 하지만 전기차 충전기에 보시면 빨간색으로 된 EMERGENCY 버튼이 있습니다. 이 버튼을 누르게 되면 케이블을 뺄 수 있을뿐만이라 충전되고 있는 고전압도 차단됩니다.

 

Q : 전기차 화재 발생 시 불산이 발생하여 중독될 수 있지 않습니까?

A : 중독될 가능성은 없다고 봐도 무방합니다. 전기차 1대에서 발생하는 불산은 매우 미미하며, 연구소에서 전기차 화재 실험한바 인근 측정기에서는 불산이 검출되지 않았습니다. 화재가 발생한 곳이 개방된 공간(지하주차장 포함)이라면 걱정하지 않으셔도 됩니다. 하지만 적극적으로 불산으로부터 안전을 확보해야 한다면 화재 차량 접근 시 분무 주수를 통하여 불산을 가라않히는 작전을 통해 위험요소를 배제하면 좋을 것 같습니다.

 

Q : 전기차 화재 진압한 물은 독성있는 오·폐수 아닙니까? 처리방법은?

A : 맞습니다. 전기차 화재진압한 물은 독성이 있는 오·폐수입니다. 여기서 딜레마가 오는데 화재진압이 우선인가? 환경이 우선인가? 하는 부분이 생기기는 하지만 안전을 위해서 한 가지를 포기해야 한다면....!?!?....!?!? 좀 더 적극적으로 오·폐수를 처리하고자 한다면 출동 시에 구청에 오·폐수처리 담당을· 요청하여 처리하기를 추천합니다.

 

5. 참고자료

 

1. 열폭주 실험 영상

리튬-이온 배터리에 충격을 가하여 열폭주가 일어나는 영상입니다. 리튬-이온 배터리는 한 번의 강한 충격만으로도 열폭주가 발생할 수 있다는 교육자료입니다.

 

2. 전기차 화재 사례 영상

최근 발생한 아이오닉5 전기차 화재영상 및 주요 전기차 화재 영상입니다.

 

3. 서울소방 전기차 화재 대응 매뉴얼

서울소방에서 전기차 화재 재현 실험 후 제작한 대응 매뉴얼입니다. 현재까지 가장 최신화된 영상으로, 전기차 4대에 실제로 점화하여 각종 실험 및 장비의 적응성을 확인한 영상입니다.

(거의 이 영상 하나면 총정리입니다.)